2024年, 第44卷, 第6期　
刊出日期：2024-12-25

  

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采矿
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  不同开挖状态下高陡边坡破坏特征及稳定性研究

  卢栋, 富国凯, 董贤阳, 刘得昌, 庄贤鹏, 侯钦宽

  矿冶工程. 2024, 44(6): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.001

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  为了探究边坡整体稳定性受其局部破坏前后状态及开挖方法的影响,以新疆金川京希-巴拉克采区北侧边坡工程为研究对象,采用离散元法对边坡局部破坏特征和不同开挖状态下的边坡稳定性进行研究。结果表明: 最大主应力的分布对边坡稳定性影响很大,边坡安全系数在边坡破坏前、中、后期表现为先减小后增大的变化趋势; 随着台阶开挖级数增加,边坡安全系数表现为先增大后减小的趋势,当开挖台阶级数大于1时,边坡整体安全系数均满足要求; 当坡角小于等于60°时,边坡整体安全系数满足要求,适宜的坡角为60°。
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  深海多金属结核开采过程中脱泥预处理装置研究

  吴冬华

  矿冶工程. 2024, 44(6): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.002

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  海底采矿车在采集深海多金属结核时携带大量沉积物,为减少采矿尾水对海洋环境的影响,开发了双螺旋滚筒结构和直排拦阻网结构的两种高效、低扩散脱泥预处理装置,并集成射流输送辅助试验设备、配备在线监测系统。采用计算流体动力学仿真和实验室试验对该装置的脱泥效果和环境保护性能进行评估。结果显示,直排拦阻网结构脱泥预处理装置脱泥率超过98%,它能迅速分离泥沙,并在较短时间内使泥沙沉降,有效控制采矿车羽流,提高采矿输送效率,从源头减少采矿尾水的污染。
  

  
  
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  互层状围岩隧道切槽爆破破岩规律研究

  熊成宇, 张建, 刘向阳, 张学富, 黄耀民, 胡波, 余标, 林高宇

  矿冶工程. 2024, 44(6): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.003

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  根据互层状围岩与周边孔的相对位置关系,对围岩互层面与两邻近周边孔连心线相对位置关系进行分类; 采用LS-DYNA数值模拟方法,探究典型工况(围岩互层面与炮孔连心中垂线重合)下,互层面对孔间围岩爆破裂纹扩展的影响机理; 并对围岩互层面与炮孔连心线不同相对位置关系下,围岩互层面对孔间围岩爆破成形效果的影响进行了研究。结果表明,砂岩中的爆破振动波传播速度略高于砂质泥岩中的传播速度; 爆破荷载下,较软岩层和互层面上围岩受损严重; 两炮孔爆破振动波峰叠加加剧了围岩损伤; 互层面贯穿炮孔时爆破效果欠佳,互层面位于炮孔连心中垂线时爆破效果较理想。
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  大直径隧道掘进泥水盾构机泥浆管路流动特性分析

  徐梁, 王海涛, 孙九春, 贾浩, 宿向辉, 奚晓广

  矿冶工程. 2024, 44(6): 16-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.004

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  为研究大直径泥水盾构机泥浆管路的流量、压力分布,采用Simcenter Flomaster软件对泥水盾构机泥浆管路进行仿真计算,建立一维泥水盾构机泥浆管路模型,并通过改变阀门开度、流体密度及泵的转速,记录管路流量及压力分布情况,从而得到最佳流量分配。模拟计算结果表明: 阀门开度、流体密度和泵的转速对泥浆管路系统流量、压力分布具有一定影响; 阀门开度增大时,管路流量增加,泵两端压力差减少; 流体由清水变为泥浆时,管路流量增加,泵两端压力差增加; 泵转速降低时,管路流量减少,泵两端压力差减少; 排浆泵转速过低时,可通过增大排浆泵转速或串联1台泵来保证排浆管路正常工作。
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  露天转地下开采强降雨入渗特征分析及降雨入渗量预测

  张艺山, 何祥, 张妨, 王少泉, 东龙宾, 兰舟

  矿冶工程. 2024, 44(6): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.005

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  针对露天转地下崩落法开采强降雨入渗量估算问题,以海南石碌铁矿北一采区露天转地下工程为例,借助现场调查、塌陷区数值模拟,分析了北一采区崩落法开采过程覆岩沉陷“三带”特征;采用覆盖层非饱和数值计算模型,分析了不同覆盖层形态对降雨渗入系数的影响;结合矿山实测降雨和排水数据,对冒落带渗入系数、地表径流系数等进行了统计和反演分析。计算得到北一采区露天转地下强降雨入渗量为225 386 m³,可为露天转地下开采防排水系统设计提供依据。
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  新型光面爆破技术在边坡开挖中的应用

  薛斌, 徐恒阳, 魏快快, 肖宇航, 李启月

  矿冶工程. 2024, 44(6): 28-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.006

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  为了改善传统光面爆破技术成本高、噪声大、效率低等问题,提出了一种无导爆索起爆的新型装药结构。根据光面爆破的要求,确定了光面爆破参数,对不耦合系数为3.8、3.9、4.0的炮孔分别进行无导爆索起爆的光面爆破试验,并分析光爆孔半孔率情况,比较3种不耦合系数炮孔的光面爆破效果。结果表明,各光爆孔使用无导爆索起爆的装药结构均能顺利起爆,3种不耦合系数下炮孔半孔率依次为78.40%、89.60%、57.60%。该新型光面爆破技术试验较好的不耦合系数为3.9。
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  花岗岩分级加载过程中声发射及其分形特征分析

  侯奎奎

  矿冶工程. 2024, 44(6): 32-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.007

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  针对花岗岩开展单轴分级加载声发射试验,分析了试样在失稳破裂前各保载阶段声发射频率、事件发生率及其分形维数演化特征。结果表明: 花岗岩分级加载过程中,高频信号随着应力增大先减小后增加;试样在分级应力加载的最后一个保载阶段发生宏观失稳,该阶段试样内部微裂纹由稳定扩展阶段进入非稳定扩展阶段;试样失稳前各保载阶段,声发射事件发生率随着时间延长而逐渐降低,最后一个保载阶段,声发射事件发生率先降低后升高,岩石内部非稳定性破裂增加,微裂纹逐渐合并、贯通,形成宏观裂纹,进而引发试样的整体失稳破坏; 随着应力增大,声发射分形维数呈现先升高后降低的趋势,岩石破裂逐渐从无序向有序发展。
  

  
  
选矿
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  细颗粒黄铜矿旋转摩擦静电干法分选技术研究

  张龙宇, 吴中贤, 陶东平

  矿冶工程. 2024, 44(6): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.008

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  研究了铜钼矿主要组分石英、辉钼矿、黄铜矿的摩擦荷电特性及其混合矿物中黄铜矿在不同条件下的旋转摩擦静电分选富集效果及影响机理。颗粒荷电试验结果表明,与施加外部电位的旋转摩擦起电器作用后,黄铜矿与辉钼矿及石英产生显著荷电差异。分选结果表明: 应用旋转摩擦静电分选技术,对黄铜矿、辉钼矿和石英按质量比1∶1∶8组成的人工混合矿进行分离处理,在旋转摩擦起电器外加电位-14 kV、转速5 000 r/min、协风风速2 m/s条件下,可在铜回收率90%时把铜品位从3.3%提高至5.9%;铜精矿品位9.3%时,铜回收率仍可达50%。
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  基于改进U-Net的干式磁选矿带图像分割

  刘石梅, 肖晶峰, 刘洋, 黄勇, 肖盛旺, 张胜广

  矿冶工程. 2024, 44(6): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.009

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  为解决干式磁选过程中矿带不确定性问题,采用机器视觉技术,提出一种基于改进U-Net模型的图像分割方法。该模型利用CBAM注意力模块,提高网络对目标区域的识别和关注能力,有助于实现复杂背景下目标物体的图像分割; 采用深度可分离卷积,降低计算复杂度的同时兼顾精度,为获取分辨率较高的矿带图像提供有力支持,从而适应磁选场景,改善网络性能。该模型分割精度为92.28%,轮廓提取完整性和去噪能力优于经典U-Net、DeepLabV3+和PSPNet模型。
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  广西某硫化铅锌矿浮选分离试验研究

  梁家荣, 杨业国, 丘海峰, 周芸, 郑其方

  矿冶工程. 2024, 44(6): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.010

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  以广西某多金属硫化铅锌矿为研究对象,针对其“锌高铅低”、铅锌分离困难的问题,采用新型高效抑制剂JFR-1,经一粗两精两扫铅锌混合浮选和一粗两精两扫铅锌分离,最终获得了Pb品位21.00%、回收率72.82%的铅精矿和Zn品位6.96%、回收率94.21%的锌硫化矿,尾矿中Pb、Zn品位及对应的回收率分别为0.04%、0.13%及10.85%、4.79%,实现了铅锌的富集和分离。
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  矿山酸性废水与矿浆调整剂组合活化浮选高碱抑制的黄铁矿

  曾勇, 申滔, 华中宝, 熊琪, 陈延, 王丽, 孙伟, 唐鸿鹄, 伍喜庆

  矿冶工程. 2024, 44(6): 50-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.011

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  采用酸性废水与矿浆调整剂组合活化被高碱抑制的黄铁矿,利用酸性废水调节矿浆碱度,同时以TY-308为矿浆调整剂降低酸性废水对浮选的负面影响。闭路试验结果表明,经过“一粗一精一扫”浮选,可获得硫品位48.73%、回收率97.93%的硫精矿; 与浓硫酸为活化剂相比,硫回收率提高了1.34百分点; 同时有望大幅降低酸性废水处理成本,且可避免浓硫酸使用过程中的安全隐患。
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  方解石在硫酸溶液中表观密度变化规律及其对分选的影响

  赵睿祺, 邓荣东, 陈佳林, 毛志东, 魏祥杰, 方辰烨, 李怀熠

  矿冶工程. 2024, 44(6): 54-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.012

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  研究了酸反应过程中硫酸质量分数、方解石粒径、十二烷基硫酸钠(SDS)添加量和动态流体流速对方解石颗粒表观密度的影响。结果表明: 硫酸质量分数1%时,方解石能稳定在低表观密度状态,且方解石粒径越小,表观密度越低; 质量浓度300 mg/L的SDS能够增强方解石表面疏水性,有效增加CO₂气泡在矿物表面的吸附密度和停留时间,延长方解石颗粒的低表观密度时间; 动态流体会加速气泡从方解石表面脱附,不利于酸反应过程中降低方解石表观密度,而SDS处理能显著减小这种不利影响。沉降试验结果表明,酸反应能延长方解石颗粒的沉降时间,创造有利分选条件,能通过重选实现方解石与非碳酸盐矿物的分离。
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  广西平果地区高硫沉积型铝土矿矿物特征及脱硫方案研究

  雷满奇, 陈燕清, 刘杰, 李德强

  矿冶工程. 2024, 44(6): 60-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.013

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  对广西平果地区某高硫沉积型铝土矿进行矿石矿物组成、结构构造、矿石嵌布关系等工艺矿物学特征研究,并根据矿石性质制定了浮选、还原焙烧+磁选、煅烧3种方案进行铝土矿脱硫实验。结果表明,广西平果沉积型铝土矿Al₂O₃品位65.04%、S品位5.08%,主要组分为一水硬铝石和黄铁矿; 3种方案均可很好脱除矿石中的黄铁矿,其中浮选可获得S品位0.49%、Al₂O₃品位75.90%的铝土矿精矿,满足下一工序氧化铝用料要求。推荐浮选方案为高硫沉积型铝土矿的预脱硫处理方法。
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  从某浸钴渣中回收铜、钴的选矿试验研究

  易峦, 周清波, 阳华玲

  矿冶工程. 2024, 44(6): 66-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.014

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  某浸钴渣中铜品位1.31%、钴品位0.20%,根据其中铜、钴的赋存状态,采用磨矿-一粗一扫两精浮选工艺回收浸钴渣中铜和钴,闭路试验可获得产率6.63%、铜品位16.16%、钴品位2.06%、铜回收率80.56%、钴回收率68.29%的铜钴混合精矿,实现了浸钴渣中铜、钴资源的高效富集回收。
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  磨矿中返砂夹细量对磨矿效率的影响研究

  李宁, 刘润哲, 李少华

  矿冶工程. 2024, 44(6): 70-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.015

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  以胶磷矿为例,研究了返砂夹细量对磨矿效率的影响。结果表明: 返砂夹细量越小,新生-0.074 mm粒级产率越大,但返砂夹细量对-0.025 mm粒级产率增加值影响不大。
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  袁家村铁矿难选闪石型原生矿选矿试验研究

  魏宇峰

  矿冶工程. 2024, 44(6): 73-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.016

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  针对袁家村铁矿闪石型原生矿存在的磁性铁占比低、嵌布粒度微细、硅酸铁含量高等问题,进行了选矿试验研究。预选采用细碎-磁滑轮干选和辊磨-湿式磁选,预选精矿经三段磨矿、三段弱磁选、反浮选流程,获得了产率21.45%、TFe品位65.66%、回收率49.31%的铁精矿,实现了资源高效利用。
冶金
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  异十醇聚氧乙烯醚-硫酸铵双水相体系萃取分离钼和铜

  范琳琳, 高静, 邱运仁

  矿冶工程. 2024, 44(6): 77-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.017

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  首次采用异十醇聚氧乙烯醚(E-1006)-硫酸铵双水相体系萃取分离溶液中的钼和铜,测定了体系相图,研究了水相初始pH值、体系温度、E-1006和硫酸铵质量浓度对钼、铜分离效果的影响。结果表明: 在pH值2.0、温度313.15 K、E-1006和(NH4)₂SO₄质量浓度均为150 g/L条件下,钼萃取率为96.08%,钼铜分离因子达5 131.45。
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  伊利石对钇离子的吸附行为研究

  吴呈皓, 张臻悦, 池汝安, 陈文斗, 陈卓

  矿冶工程. 2024, 44(6): 83-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.018

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  以黏土矿物伊利石为吸附剂,研究了伊利石吸附稀土浸出液中低浓度稀土离子过程中Y³⁺初始浓度、吸附温度、溶液pH值、离子强度和反应时间对吸附的影响,构建了伊利石对钇元素吸附的等温模型和反应动力学模型,并分析了伊利石吸附钇元素的机理。结果表明: 伊利石对Y³⁺具有优良的吸附性能,Y³⁺初始浓度增大、吸附温度升高、反应时间延长、溶液pH值升高,伊利石对Y³⁺的吸附量均增大; Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺的存在会抑制伊利石对Y³⁺的吸附,其影响程度从大到小依次为: Al³⁺>Mg²⁺>Na⁺; 反应模型符合Langmuir吸附等温模型和准二级反应动力学模型; 吸附过程中发生离子交换,属于化学吸附,吸附反应速率由化学反应控制。
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  煅烧-水浸法分离黏土型锂矿浸出液中锂和铝

  康健, 崔培龙, 康昱, 黄鹏, 闫博, 林璠, 刘爽

  矿冶工程. 2024, 44(6): 90-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.019

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  针对湖北某黏土型锂矿盐酸浸出液中铝高锂低的特性,使用煅烧法对锂铝进行分离,在煅烧温度390 ℃、煅烧时间2.0 h,水浸时浸出体积比3∶1、煅烧渣不磨、浸出温度90 ℃、浸出时间1.0 h条件下,锂浸出率可达93.85%,浸出液中铝未检出,锂铝分离效果较好。煅烧渣和浸出渣化学成分分析结果表明,水浸后,除铝和铁外,煅烧渣中锂、钾、钠、钙、镁等主要金属元素都进入了浸出液中,浸出渣主要成分为氧化铝和氧化铁。
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  新疆海相沉积型锰矿浸出特性研究

  周新锋, 万凌云, 马晓磊, 何利华, 王昊鹏, 张小慧, 胡馨文

  矿冶工程. 2024, 44(6): 94-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.020

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  对新疆海相沉积型锰矿进行了浸出实验研究,考察了酸矿比、浸出温度、浸出时间和矿石粒度对矿石中锰浸出率的影响。结果表明: 升高浸出温度和延长浸出时间,可有效实现溶液中硅与锰元素的分离,并有利于形成大颗粒沉淀物、提高过滤速度; 在矿石粒度-150 μm、酸矿比0.56、常温下浸出4 h,锰浸出率可达86.32%,浸出渣率61.12%,硫酸锰浸出液中锰离子质量浓度41.29 g/L。
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  重晶石伴生氟化物的赋存状态及浸出试验研究

  范智禹, 聂登攀, 李维娟, 王一雍, 李继东, 庞启航

  矿冶工程. 2024, 44(6): 99-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.021

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  研究了重晶石伴生氟化物赋存状态,结合Plackett-Burman试验法,采用HCl-AlCl3浸出重晶石伴生氟化物,考察HCl浓度、AlCl3浓度、反应温度、反应时间和液固比对氟浸出率的影响。结果表明: 重晶石中氟元素主要以萤石形式存在,呈浸染状和条带状分布; HCl浓度3 mol/L、AlCl₃浓度0.4 mol/L、反应温度80 ℃、反应时间30 min、液固比10 mL/g、矿样粒度48~75 μm、搅拌速度300 r/min条件下,氟浸出率可达93.20%,浸出后重晶石质量分数95.91%; 各因素影响氟浸出率的显著性排序为: 反应温度>HCl浓度>反应时间>AlCl3浓度>液固比。
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  银杏叶生物炭基肥修复重金属污染土壤方法研究

  王霞霞, 刘静霖, Zanariah Jasmani

  矿冶工程. 2024, 44(6): 104-107.

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  利用银杏叶制备银杏叶生物炭基肥,在修复时间4 d、银杏叶生物炭基肥添加量4%、反应温度30 ℃条件下修复重金属污染土壤。结果表明: Pb、Cd、Cu稳定效率分别达到89.5%、97.5%和74.9%; Pb、Cd、Cu弱酸可提取态占比分别由43.81%、60.53%、65.31%降至12.21%、52.75%、60.47%,Pb、Cd可还原态占比分别由11.12%、36.35%降至10.02%、33.71%,Pb、Cd可氧化态占比分别由14.36%、0.76%降至11.61%、0.74%,Cu可氧化态占比由11.13%升至14.12%,Pb、Cd、Cu残渣态占比分别由30.71%、2.36%、22.33%升至66.16%、12.80%、24.19%。银杏叶生物炭基肥稳定性强、修复效果好、成本低,在修复重金属污染土壤方向有较好的应用前景。
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  菱锰矿浸出液沉淀法制备富锰相

  马德华, 王家伟, 王海峰, 王松, 裴正清, 周兴杰, 郑可欣, 鲁菊

  矿冶工程. 2024, 44(6): 108-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.023

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  采用沉淀法将硫酸锰粗溶液制备成杂质含量低的富锰相,通过单因素实验法探究了反应时间、反应温度、pH值以及沉淀剂投加速度对沉淀效率的影响,并分析了最终获得的富锰相杂质含量情况。结果表明: 以R为沉淀剂,Mn²⁺质量浓度38 g/L的浸出液在pH值8.0、反应温度60 ℃、反应时间4 h、沉淀剂投加速度0.5 L/h条件下,Mn²⁺转化率为94.3%; ICP和EDS分析结果显示富锰相沉淀物中杂质离子(K、Na、Ca、Mg)含量较低。
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  白云鄂博铌精矿氢还原研究

  赵燕鲁, 张波, 刘承军, 姜茂发

  矿冶工程. 2024, 44(6): 112-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.024

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  对白云鄂博铌精矿氢还原前后铌、稀土、钛等关键元素的赋存状态进行了表征,研究了氢还原条件对铁金属化率的影响。结果表明,氢气流量300 mL/min、还原时间90 min条件下,还原温度800 ℃、850 ℃、900 ℃、950 ℃、1 000 ℃、1 050 ℃时的金属化率分别为89.22%、85.79%、82.50%、80.52%、72.15%、70.64%。氢还原过程中,大部分铁矿物会被还原成金属铁,但随着还原温度升高,受矿粉黏结影响,铁矿物还原率降低; 主要含铌矿相铌铁矿易被还原,易解石和铌铁金红石难被还原; 主要含稀土矿相氟碳铈矿未发生变化,独居石在1 050 ℃下可发生热分解反应; 主要含钛物相钛铁矿、铌铁金红石和易解石难被还原。
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  铷的化学物相分析研究

  喻星, 漆欢

  矿冶工程. 2024, 44(6): 117-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.025

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  研究了湖南柿竹园矿区金属矿物中铷的化学物相分析方法。采用电感耦合等离子体发射光谱法,结合XRD、SEM、电子探针和MLA初步探明金属矿物中铷的赋存状态及大致质量分数,确定铷的分相,然后选用合适的选择性试剂以及适宜的反应条件,分析云母中铷、萤石中铷、硅铝氧化物及长石中铷和难熔矿物中铷物相,制定了铷物相分析方法体系。结果表明: 该方法检出限较低、精密度高、重现性好、线性范围较宽、流程简单快速; 并结合矿物中碱金属元素干扰实验,根据不同浓度的K、Na、Li选择合理的方法,达到干扰小、结果精确的目的。
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  含钒钛精矿冶炼过程中钒还原行为分析

  王祥丁, 刘军, 黄翔, 廖星星

  矿冶工程. 2024, 44(6): 121-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.026

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  研究了电炉冶炼含钒钛精矿过程中钒元素的还原行为以及钒资源综合回收方式。以云南某地含钒钛精矿为原料,在不同配碳比条件下进行工业级规模电炉冶炼实验,结合热力学理论分析钒元素在渣-铁相的分配及影响因素。结果表明,随着配碳比从6.5%增加至14.0%,钛渣中TiO₂质量分数从54.12%升高至92.51%,钒元素被还原进入铁水的比例从1.14%增加至6.61%,钒元素残留在钛渣中的比例从92.95%降至88.17%。少量钒元素进入除尘灰,占比约5.5%,与配碳比无明显相关性。钛渣冶炼过程不利于钒还原,主要归因于欠碳操作和低碱度渣系。含钒钛精矿在电炉冶炼中采用铁水提钒经济上不可行,建议从钛白粉精制除钒工序所得钒泥中提取钒元素。
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  剪切强化苯胺与软锰矿浸出工艺研究

  张先盼, 唐朝波, 杨建广, 刘将, 朱强, 黄天曦, 叶文龙

  矿冶工程. 2024, 44(6): 125-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.027

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  为解决苯胺法制备对苯醌转化率低和生产效率低的问题,提出采用剪切手段强化反应过程,探究软锰矿添加量、酸度、剪切速率和液固比对对苯醌转化率的影响。结果表明: 高速剪切能加速软锰矿与苯胺均质,并强化氧化反应过程,实现苯胺高效转化。在酸度90 g/L、剪切速率2 500 r/min、液固比5∶1、软锰矿用量1.6倍理论值的优化工艺条件下,对苯醌转化率为91.23%; 与传统机械搅拌工艺相比,剪切强化工艺的反应时间显著缩短,对苯醌转化率显著提高,具有良好的工业应用前景。
材料
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  煤基炭硬模板制备ZnO气敏材料及其对低质量分数乙醇气体的检测

  王驰骋, 刘天豪, 吴浩宇, 袁浩东, 陈享享

  矿冶工程. 2024, 44(6): 129-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.028

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  以煤基炭为硬模板、醋酸锌为锌源,采用高温焙烧法制备了具有优异晶体结构和孔隙特性的ZnO纳米材料,探究了基于该ZnO材料的气体传感器对乙醇的气敏性能。结果表明: 在工作温度200 ℃时,ZnO传感器对低质量分数乙醇气体具有较高灵敏度,响应值可达5.25; ZnO传感器对质量分数为1×10^-5乙醇气体的响应时间和恢复时间分别为10 s和6 s; ZnO传感器灵敏度与乙醇气体质量分数呈线性关系,检测下限可达1×10^-7; ZnO传感器对醋酸、甲醇、氨水、甲烷等气体的灵敏度较低,对乙醇气体灵敏度高,具有优异的气体检测选择性。
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  分级淬火对Al-Mg-Si-Cu合金力学及腐蚀性能的影响

  王昆, 陈志国, Tarek Khelfa, 周燕锴

  矿冶工程. 2024, 44(6): 134-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.029

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  采用室温拉伸、晶间腐蚀、电化学腐蚀和TEM等测试方法,研究了不同温度下分级淬火对Al-Mg-Si-Cu合金力学和耐腐蚀性能的影响。结果表明,100 ℃/60 min分级淬火后的合金在28 d自然时效后不仅能维持162.49 MPa的低屈服强度和105.60 MPa的高强化增量,相较于水淬合金,晶间腐蚀深度降低了57.2%。TEM和EDS分析结果表明,分级淬火期间形成的Ⅱ型Mg-Si团簇抑制了自然时效期间形成的Ⅰ型团簇,有效促进了晶内β"相、β'相的析出。此外,晶界处的析出相由于附近溶质原子的耗尽呈现粗大球形、离散分布的特征。
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  熔体超声处理对Al-Cu-Mg-Ag合金微观组织和硬度的影响

  毛盼, 王吉祥, 柏松, 刘志义

  矿冶工程. 2024, 44(6): 139-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.030

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  利用超声波处理Al-Cu-Mg-Ag合金熔体,研究了熔体超声处理对其微观组织和硬度的影响。结果表明,相较于未超声处理的铸态合金,熔体超声处理90 s和180 s所得铸态合金硬度分别提升了12.7%和11.2%。熔体超声处理降低了合金成分偏析,加快200 ℃/2 h时效过程中Ω相的析出。定量分析结果表明: 熔体超声处理虽然能减小铸态合金的晶粒尺寸,但细晶强化效果有限; 固溶强化和析出强化分别提高了铸态和T6态合金的硬度。
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  基于随机森林与支持向量机的热轧带钢凸度加权预测模型研究

  周亚罗, 李子轩, 张少川, 刘文广, 张瑞成

  矿冶工程. 2024, 44(6): 144-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.031

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  针对传统带钢凸度预测方法预测精度低、速度慢的问题,建立了基于随机森林和支持向量机的热轧带钢凸度加权预测模型。采用改进长鼻浣熊算法分别对随机森林、支持向量机和随机森林与支持向量机加权预测模型的参数进行优化,提高凸度预测精度。以某公司热轧1 580 mm生产线实测数据进行凸度预测仿真研究,随机森林与支持向量机加权预测模型的均方根误差为2.23 μm,与随机森林模型、支持向量机模型预测精度进行比较,加权预测模型的精度分别提高了7.08%、2.62%。
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  TiO₂-CNTs复合光催化剂的制备及其光催化性能

  张瀚文, 习小明, 卓晓军, 沈裕军, 周小舟, 彭俊

  矿冶工程. 2024, 44(6): 151-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.032

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  采用溶胶-凝胶法和超声分散法制备了TiO2-CNTs复合光催化剂,并进行了光催化还原CO2活性测试。结果表明,当CNTs负载量为0.75%时,TiO2-CNTs复合光催化剂光催化还原CO2的性能较佳,在波长365 nm的紫外光照射下,相比于单一TiO2催化剂,CH4平均产率提升了90%,CO平均产率提升了156%。反应机理认为: CNTs作为助催化剂与半导体TiO2形成了紧密的电子传输结构,显著加快了光生载流子的转移,降低了电子-空穴的复合效率; 此外,CNTs高比表面积和优异的吸附性能可以增加反应活性位点,从而提高催化剂光催化还原CO2效率。
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  Cu含量及热处理对Al-Cu-Mn合金显微组织及力学性能的影响

  宋转转, 尹登峰, 王华, 谢凯文, 徐庆

  矿冶工程. 2024, 44(6): 156-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.033

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  研究了热处理制度和Cu含量对2种常规铸造Al-Cu-Mn合金组织与力学性能的影响。结果表明: Cu2.8合金适宜的热处理制度为525 ℃×16 h+170 ℃×8 h,Cu5.7合金适宜的热处理制度为525 ℃×16 h+170 ℃×14 h; 在此热处理制度下,Cu2.8合金与Cu5.7合金抗拉强度分别达到209.76 MPa、349.15 MPa,屈服强度分别为107.15 MPa、216.21 MPa。详细研究了时效后合金的析出行为,Cu含量对Al-Cu-Mn合金时效析出行为有重要影响,固溶过程中T相的析出使低Cu合金Cu原子贫化,θ'相只在T相附近黏附,只有高Cu合金基体中才能析出弥散的θ"相,θ"相是高Cu合金强度更高的主要原因。
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  钛酸锂/碳双层包覆氧化亚硅基负极材料及其电化学性能研究

  银华杰, 王力, 孙波, 陈立夫, 谭婷, 杨乐之

  矿冶工程. 2024, 44(6): 163-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.034

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  通过化学气相沉积和溶胶-凝胶法制备了钛酸锂/碳双层包覆的氧化亚硅基锂离子电池负极材料。电化学测试结果表明,钛酸锂包覆量3%时,负极材料性能较好,在0.2C、0.5C、1C、2C、4C倍率下的比容量分别为1 485.4、1 443.8、1 386.4、1 341、1 276.2 mAh/g,在电流密度750 mA/g下循环150次后比容量为1 138.1 mAh/g。柔韧的碳层可以缓冲内部硅芯的体积膨胀并提高材料电导率,刚性的钛酸锂可以保证材料结构完整性,双壳层协同作用有效提升了电极材料的循环稳定性、倍率性能和可逆容量。
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  淬火-配分处理对齿轮轴用钢组织性能的影响

  李敏, 姚玉梅, 李俊杰, 郭晓光, 卢志安

  矿冶工程. 2024, 44(6): 170-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.0253-6099.2024.06.035

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  对齿轮轴用合金结构钢进行了淬火-配分处理,研究了配分温度和配分时间对其拉伸性能、物相组成、显微组织和断口形貌的影响。结果表明: 固定淬火终点温度和配分温度不变,延长配分时间,齿轮轴用钢抗拉强度逐渐减小、断后伸长率先增大后减小; 配分温度225 ℃和275 ℃时最大断后伸长率分别出现在配分时间120 s和90 s; 延长配分时间,齿轮轴用钢的强塑积先增后减,配分时间90 s时达到最大值,且淬火-配分处理试样强塑积明显高于直接淬火试样。直接淬火试样中几乎没有残余奥氏体,而淬火-配分试样中残余奥氏体体积分数为3.0%~6.4%。相同配分温度下延长配分时间,齿轮轴用钢会发生马氏体回火转变以及碳化物析出与长大。